Los investigadores dicen que la tecnología podría Mejorar los Robots, Conducir automóviles y la Bolsa de Valores
Maquinas, similares al cerebro humano, en gran escala y con habilidades similares a las humanas podrían llegar a ser una realidad, ahora que los investigadores han inventado aparatos microscópicos que imitan las conexiones entre las neuronas del cerebro humano, mejorando así dispositivos anteriores.
“La nueva investigación podría conducir a mejorar robots, coches de auto-conducción, minería de datos, diagnóstico médico, análisis de valores de acciones y otros sistemas humanos de inteligencia-interactiva y máquinas para el futuro", dijo Tae-Woo Lee, un científico de materiales en el Universidad Pohang de Ciencias y Tecnología en Corea y autor principal del estudio.
La enorme potencia de cálculo, del cerebro humano, se deriva de sus conexiones. La investigación anterior sugiere que el cerebro tiene aproximadamente 100 mil millones de neuronas y aproximadamente mil billones de conexiones (1 millón de millones) de cableado en todas sus células juntas. En cada una de estas conexiones, o sinapsis, una neurona típica se dispara más de 10 veces por segundo.
En principio, el cerebro humano puede realizar cerca de 10 billones de operaciones por segundo. En comparación, los superordenadores más rápidos del mundo, como el Tianhe-2 en China, es capaz de llevar a cabo hasta alrededor de 55 billones de cálculos por segundo, de acuerdo con el proyecto TOP500, que clasifica a los 500 ordenadores más potentes del mundo. Sin embargo, la investigación anterior sugiere que el cerebro humano consume sólo 20 vatios de potencia, que es apenas suficiente para hacer funcionar una bombilla de luz tenue, mientras el Tianhe-2 consume alrededor de 17,8 megavatios de energía, lo cual es suficiente para hacer funcionar unos 900.000 de dichas bombillas.
A los científicos les gustaría construir ordenadores que imiten el poder y la eficiencia del cerebro humano. "El desarrollo de las sinapsis artificiales con comportamientos comparables las biológicas, serán un paso crítico", dijo Lee a Live Science.
Hasta ahora, las sinapsis artificiales consumen mucha más energía que las sinapsis biológicas.
Anteriormente, las investigaciones sugerían que las sinapsis biológicas consumían alrededor de 10 femtojoules (medida de energía) cada vez que una neurona se disparaba. Ahora, Lee y sus colegas han creado sinapsis artificiales que requieren sólo alrededor de 1.3 femtojoules por evento sináptico, lo que es más bajo en consumo de energía desarrollada por el proceso sináptico humano, dijeron. (En comparación, una manzana pequeña que cae de una altura de 3,3 pies (1 metro) a la Tierra, generaría aproximadamente mil billones femtojoules de energía cinética).
Esta investigación sugiere que la "densidad de consumo de energía y la memoria de los cerebros artificiales, en última instancia, serán rivales, e incluso superaran los cerebros biológicos en el futuro", dijo Lee.
Estas nuevas sinapsis artificiales son un tipo de transistor, o un conmutador electrónico. Con un movimiento rápido de encendido y apagado, que pueden imitar el cómo se activa una sinopsis.
Los investigadores fabricaron 144 transistores sinápticos en una oblea de 4 pulgadas (10 centímetros). En el corazón de estos dispositivos están los cables que son de 200 a 300 nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho. (En comparación, el cabello humano promedio es de unos 100.000 nanómetros de ancho.) Las pequeñas características de los dispositivos ayudan a reducir la cantidad de energía que consumen, según los investigadores.
Los nuevos dispositivos están hechos de un tipo de material orgánico envuelto alrededor de otro. Estos materiales ayudan a la trampa sináptica artificial a liberar iones con carga eléctrica, que imitan el funcionamiento de las sinapsis biológicas, así como un interruptor eléctrico puede moverse, encendido o apagado, explicaron los investigadores.
Las sinapsis artificiales imitan la estructura de la forma larga y real de la fibra nerviosa humana, así como su flexibilidad. En principio, los investigadores también pudieron organizar estos dispositivos en las redes 3D, algo que imita el cerebro humano, dijo Lee. Sin embargo, son necesarios avances en la impresión 3D para crear este tipo de rejillas 3D de sinapsis artificiales, añadió.
Los investigadores están trabajando para desarrollar “nano cables orgánicos” de sólo unas pocas docenas de nanómetros de ancho, dijo Lee. También piensan que pueden reducir el consumo de energía del transistor sináptico, aún más, trabajando con la selección y la estructura de los materiales que utilizan, añadió.
Los científicos detallaron sus hallazgos, en la red, en la revista “Avances en Ciencia”.
Fuente: Charles Q. Choi, Live Science
